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2020-11-27 1177 次

几个常见的照明产品的频闪参数分析

1. 频闪参数介绍
频闪(光源闪烁)是指照明光源的光输出随着某一频率波动。目前国际上对频闪的研究成果有IEEE std1789、IEC TR61547、CIE TN 006等。

1.1. IEEE std1789中的闪烁百分比和闪烁指数
闪烁指数是指在周期性的光输出波形中,一个周期内的平均光输出线以上的面积除以光输出曲线的总面积。

闪烁百分比或调制深度是指在周期性的光输出波形中,一个周期内的光输出最大值和最小值的之差占光输出最大值和最小值之和的比例。

闪烁指数和闪烁百分比的定义

对于闪烁指数,闪烁指数<0.1被认为是高质量的光。根据最新的IEEE std1789把闪烁百分比和频率联系起来考虑。具体的低风险要求:光频度<90Hz时,闪烁百分比应低于频度的0.025倍;光频率在90Hz-1250Hz时,闪烁百分比应低于频度的0.08倍;光频率>1250Hz时,没有限制。为了直观表达频闪的风险程度,将闪烁百分比通过归一化调制(NM),把低风险要求归一化为NM,把此NM标记为NM1,NM1<1表示低风险区。无危害要求:光频度<90Hz时,闪烁百分比应低于频度的0.01倍;光频率在90Hz-300Hz时,闪烁百分比应低于频度的0.0333倍;光频率>300Hz时,没有限制。同样采用归一化方法,可得到NM2,NM2<1表示无危害。

1.2.  IEC TR 61547中的Pst
Pst,短期闪烁指数,该技术指标分析频率范围0.05Hz-80Hz,能同时考核了电源电压的波动和照明产品自身电路对光输出变化的影响,阈值为1, Pst<1是可以接受的;当Pst>1时,50%以上的观察者会感觉到频闪。

1.3. CIE TN 006中的SVM
对于80Hz以上的频闪,人眼是不易发觉的,但却对人眼的空间感知有较大的影响。例如将一些快速运转的设备看成是缓慢运转着甚至是静止的,即频闪效应。CIE TN 006针对频闪效应提出了SVM技术指标,分析频率范围80Hz-2000Hz,来判断频闪效应的初见性。SVM=1,表示正好可见;SVM>1时,表示可见;SVM<1时,表示不可见。

1.4.CA CEC(北美能源之星)
分别在无滤波和40Hz,90Hz,200Hz,400Hz和1000Hz滤波频率状态下进行闪烁百分比测试和计算。
1. 无滤波PAM:没有滤波,直接计算闪烁百分比,无要求
2. PAM(40Hz):滤除40Hz以上的频率成分,再计算闪烁百分比
     大于1%,高风险:小于1%,低风险:小于0.4%,无风险
3. PAM(90Hz):滤除90Hz以上的频率成分,再计算闪烁百分比
    大于2.25%高风险;小于2.25%低风险;小于0.9%无风险
4. PAM(200HHz):滤除200Hz以上的频率成分,再计算闪烁百分比
    大于16%,高风险;小于16%低风险;小于6.7%无风险
5. PAM(400Hz):滤除400HHz以上的频率成分,再计算出闪烁百分比
    大于32%,高风险;小于32%低风险;小于13.3%无风险
6. PAM(1000Hz):滤除1000Hz以上的频率成分,再计算闪烁百分比
    大于80%,高风险;小于80%低风险;小于33.3%无风险

1.5.  ASSIST标准(美国半导体照明系统和技术联盟)
1.5.1.  先测试照明物的闪烁频率和闪烁百分比,然后计算d、fb、a值
d: 是在该闪烁频率和闪烁百分比下,能观察到频闪现象的概率
fb: 在该闪烁百分比下,频闪可接受和不可接受的边界频率
a: 五分制估计可接受程度
+2: 完全接受。
+1: 稍微接受
0:介于接受和不可接受之间
-1: 有点不可接受
-2:完全不可接受

1.5.2. Mp, Dp
以上第1项计算的值是没有考虑波形和频谱成分的影响,Mp是考虑波形和频谱成分的影响。
Mp大于1,频闪可见;
Mp小于1,频闪不可见
Dp是在该Mp值下,闪烁能观察到的概率

2. 测试方法及结果分析
2.1. 测试方法
光源频闪测量仪,使用最常见的白炽灯、自镇流荧光灯(节能灯)、LED球泡灯作为分析样品。在暗室中分别进行上述频闪指标的测试,仪器测试前样品均已充分点亮稳定。其中白炽灯采用60W的白炽灯和200W的白炽灯,自镇流荧光灯和LED球泡灯分别采用两种比较典型的样品(较好、较差各一种),结果如表1所示。

表1各灯的测试结果

2.2.各参数的结果分析
闪烁指数中检测结果大部分都小于0.1,只有LED灯1的闪烁指数大于0.1。
此次灯的光频率都是100Hz,故闪烁百分比低风险的要求应小于8。同时,可看出闪烁百分比的结果与NM1和NM2一致,闪烁百分比高风险的,NM1也是高风险;闪烁百分比低风险的,NM1同样低风险;闪烁百分比无危害的,NM2则也无危害。
Pst 的检测结果表示均不会感到频闪。
SVM的检测结果除LED灯1表示有可见频闪,其他则无可见频闪。

3. 结论
闪烁指数、闪烁百分比及归一化计算后的NM, Pst,SVM均能明显表征出光源输出的波动情况。但各参数分析的频率和角度不同以及各自的阈值采用了不同的模型和计算方式,会有判定结果不一致的情况。相对而言,闪烁百分比和闪烁指数的限制要求要比Pst和SVM的更为严苛,而且前国际和国内还没一个统一的标准所以我们可以同时综合地考虑这几个参数。

针对欧盟照明产品的新ErP法规(EU) 2019/2020及能效标签法规(EU)2019/2015,上海力汕建议以下方案来测试频闪:
1. LPCE-2(LMS-9000)CCD快速光色电综合测试系统测试如下参数:流明、光效、光谱、显色指数、能效等级、功率因素等.

LPCE-2(LMS 9000) LED CCD快速光色电综合测试系统

2. LSRF-3光源启动-上升时间-频闪测试系统LSP-500VARC-Pst精密交流变频稳压电源:完全按照BASIC, Energy Star V2.1, IEC-Pst, CA CEC, ASSIST, IEC-TR61547-1:2020, CIE SVM和IEEE Std 1789等标准设计。

光源启动-上升时间-频闪测试系统

光源启动-上升时间-频闪测试系统

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力汕LISUN的主要产品包含分布光度计积分球光谱辐射度计光度计色度计LED测试仪器传导辐射测试系统雷击浪涌发生器静电发生器环境试验设备高低温湿热交变箱防水测试仪防尘试验箱安规测试仪开关插座测试仪电参数表交直流电源

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